Сверхновая – это самый большой взрыв и чрезвычайно яркий, сверхсильный взрыв звезды. Сверхновые могут на короткое время затмить целые галактики и излучать больше энергии, чем наше Солнце за всю свою жизнь. Они также являются основным источником тяжелых элементов во вселенной. По данным НАСА, сверхновые – это “самый большой взрыв, который происходит в космосе.”
История наблюдений за сверхновыми звездами
Различные цивилизации регистрировали сверхновые задолго до изобретения телескопа. Самая старая зарегистрированная сверхновая – RCW 86, которую китайские астрономы видели в 185 году нашей эры. Их записи показывают, что эта звезда оставалась на небе в течение 8 месяцев. До начала 17 века (когда появились телескопы) было зафиксировано всего 7 сверхновых.
То, что мы сегодня знаем как Крабовидную Туманность, является самой известной из этих сверхновых. Китайские и корейские астрономы записали этот звездный взрыв в своих записях в 1054 году. Коренные американцы, возможно, также видели его (согласно наскальным рисункам, увиденным в Аризоне и Нью-Мексико). Сверхновая, образовавшая Крабовидную Туманность, была настолько яркой, что астрономы могли видеть ее днем.
Другие сверхновые, наблюдавшиеся до изобретения телескопа, произошли в 393, 1006, 1181, 1572 годах (изученные знаменитым астрономом Тихо Браге) и 1604 году. Браге писал о своих наблюдениях за сверхновой звездой в своей книге “De nova stella”, которая дала название “нова”. Однако нова отличается от сверхновой.
Оба они представляют собой внезапные вспышки яркости, когда горячие газы выбрасываются наружу, но для сверхновой, взрыв является катастрофическим и означает конец жизни звезды.
Термин “Сверхновая” не использовался до 1930-х годов. Впервые он был использован Уолтером Бааде и Фрицем Цвикки в обсерватории Маунт-Вильсон, которые использовали его в связи с наблюдаемым ими взрывным событием, названным S Андромеды (также известным как SN 1885A). Взрыв был расположен в галактике Андромеда. Они также предположили, что сверхновые происходят, когда обычные звезды коллапсируют в нейтронные звезды.
В современную эпоху одной из наиболее известных сверхновых была SN 1987A 1987 года рождения, которая до сих пор изучается астрономами. Они могут видеть, как развивается сверхновая в первые несколько десятилетий после взрыва.
Звездная смерть
В среднем сверхновая будет возникать примерно раз в 50 лет в галактике размером с Млечный путь. Иными словами, где-то во Вселенной каждую секунду или около того взрывается звезда, и некоторые из них находятся не слишком далеко от Земли.
То, как именно умирает звезда, отчасти зависит от ее массы. Нашему Солнцу, например, не хватает массы, чтобы взорваться как сверхновая. Вместо этого, через пару миллиардов лет, оно раздуется в красного гиганта, поглотит ближайшие планеты, а потом превратится в белого карлика. Но при правильном количестве массы звезда может сгореть в огненном взрыве.
Классификация сверхновых
Звезда может стать сверхновой одним из двух способов:
- Сверхновая типа I: звезда накапливает вещество от ближайшего соседа до тех пор, пока не начнется цепная ядерная реакция.
- Сверхновая второго типа: у звезды заканчивается ядерное топливо и она коллапсирует под действием собственной гравитации.
Тип I
Они происходят из двойных звездных систем, в которых углеродно-кислородный белый карлик притягивает к себе материю от своего компаньона (аккреция). При таком сценарии на белом карлике скапливается столько массы, что его ядро достигает критической плотности 2 х 109 г/см³. Этого достаточно, чтобы привести к неконтролируемому слиянию углерода и кислорода, что приведет к детонации звезды.
Тип II
Чтобы звезда взорвалась как сверхновая второго типа, она должна быть в несколько раз массивнее Солнца (по оценкам, от 8 до 15 солнечных масс). Как и у Солнца, у неё в конечном итоге закончится водород, а затем гелиевое топливо в её ядре. Однако у такой звезды будет достаточно массы и давления, чтобы плавить углерод. Вот что происходит дальше:
- Постепенно более тяжелые элементы накапливаются в центре, а более легкие элементы стремятся к внешней стороне звезды.
- Как только ядро звезды превышает определенную массу (предел Чандрасекара), звезда начинает взрываться (по этой причине эти сверхновые также известны как сверхновые с коллапсом ядра).
- Ядро нагревается и становится более плотным.
- В конце концов имплозия отскакивает от ядра, выбрасывая звездный материал в космос, образуя сверхновую.
То, что осталось – сверхплотный объект, называемый нейтронной звездой. Это объект размером с город, который может иметь массы больше нашего Солнца.
Звезды, намного более массивные, чем Солнце (около 20-30 солнечных масс), не могут взорваться как сверхновые, считают астрономы. Вместо этого они коллапсируют, образуя черные дыры.
Тип III
В 2018 года учёными были озвучены данные о возможном открытии в ходе своих наблюдений нового, до сих пор неизученного, третьего типа сверхновых. Во время этих наблюдений, были зафиксированы 72 кратковременные вспышки с температурой от 10 до 30 тыс.°C и размерами от нескольких единиц до нескольких сотен а. е. Основная особенность этих космических событий заключается в их относительной кратковременности — всего несколько недель, а не несколько месяцев как у обычных сверхновых.
Наиболее известные сверхновые
Сверхновая SN 1572
SN 1572, известная также как Сверхновая Тихо Браге, была обнаружена 6 ноября 1572 года в созвездии Кассиопеи. Вскоре она достигла яркости -4, что лишь немного уступало самой яркой звезде — Венере. Её можно было наблюдать в течение 15 месяцев.
Датский астроном Тихо Браге оставил детальные наблюдения за изменениями яркости и положения сверхновой. Эти данные позволили точно определить, что её остатком является радиоисточник G120.1+1.4.
Сверхновая SN 1604
В октябре 1604 года в Млечном Пути, в области, где сейчас находится созвездие Змееносца, неподалёку от границы со Скорпионом, была замечена сверхновая. Её блеск достигал −3 звёздной величины, и она была видна на ночном небе в течение года и одного дня. Ей было присвоено название SN 1604.
Благодаря наблюдениям Кеплера удалось идентифицировать радиоисточник 3C358 как остаток этой сверхновой. Также было установлено, что она относится ко II типу — это значит, что она возникла в результате взрыва массивной звезды, у которой закончилось ядерное топливо.
Сверхновая SN 1987A
Сверхновая SN 1987A была обнаружена 23 февраля 1987 года в Большом Магеллановом Облаке, удалённом от Земли на 167,6 тысячи световых лет. Это явление относится к типу II сверхновых, а его источником послужил голубой сверхгигант, масса которого составляла от 15 до 20 масс Солнца.
На данный момент это последний взрыв сверхновой звезды, зафиксированный в Местной группе галактик. За объектом продолжают наблюдать.
После взрыва остался след — туманность сложной формы. Она состоит из двух внешних колец, которые образовались из-за столкновения выброшенного вещества звезды с окружающей средой, и экваториального кольца, которое является результатом этого столкновения. Эти кольца являются световым эхом от взрыва.
